第3章 信道容量 习题解答 3-1 设二进制对称信道的转移概率矩阵为2/31/31/32/3?? ???? 解: (1) 若12()3/4,()1/4P a P a ==，求(),(),(|),(|)H X H Y H X Y H Y X 和 (;)I X Y 。 i i 2 i=1 3311 H(X)=p(a )log p(a )log()log()0.8113(/)4444bit -=-?-=∑符号 111121********* j j j=1 32117 p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=43431231125 p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=434312 7755 H(Y)=p(b )log(b )=log()log()0.9799(/) 12121212bit ?+?= ?+?= ---=∑符号 22 i j j i j i j i ,H(Y|X)=p(a ,b )logp(b |a )p(b |a )logp(b |a ) 2211 log()log()0.9183(/) 3333 i j j bit -=-=-?-?=∑∑符号 I(X;Y)=H(Y)H(Y|X)=0.97990.91830.0616(/)bit --=符号 H(X|Y)=H(X)I(X;Y)=0.81130.06160.7497(/bit --=符号) (2)求该信道的信道容量及其达到信道容量时的输入概率分布。 二进制对称信息的信道容量 H(P)=-plog(p)-(1-p)log(1-p) 1122 C =1-H(P)=1+log()+log()=0.0817(bit/) 3333符 BSC 信道达到信道容量时，输入为等概率分布，即：{，} 注意单位
计算机网络试题第四章信道共享技术 第四章信道共享技术 练习题 一、填空题 1按照多个用户与一个主机连接的方法来划分，信道共享技术主要有( )和( )两大类。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:通过集中器或复用器与主机相连、使用多点接入技术) 2多点接入技术可划分为( )和( )两种。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:受控接入、随机接入) 3受控技术的特点是各个用户不能任意接入信道而必须服从一定的控制。这又可分为两种，即( )和( )。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:集中式控制、分散式控制 4属于集中式控制的有多点线路( ),即主机按一定顺序逐个询问各用户有无信息发送。如有，则被询问的用户就立即将信息发给主机;如无，则再询问下一站。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:轮询) 5随机接入可分为( )、( )和( )三种。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:ALOHA,CSMA和CSMA/CD) 二、简答题
1简述纯ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:一个纯ALOHA系统的工作原理如下图所示。每一个站均自由地发送数据帧。 当站 1发送帧1时，其他的帧都未发送数据，所以站1的发送必定成功。这里不考虑由信道不良而产生的误码。但随后站2和站N-1发送的帧2和帧3发生冲突，冲突的结果是使冲突的双方所发送的数据都出现差错，因而都必须进行重发。但是发生冲突的各站不能马上进行重发，因为这样做就必然会继续产生冲突。ALOHA系统采用的重发策略是让各站等待一段随机的时间，然后再进行重发。如再发生冲突，则需要等待一段随机的时间，直到重发成功为止。图中其余的一些帧的发送情况是帧4发送成功，而帧5和帧6发生冲突。 纯ALOHA的工作原理 2简述S-ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:时隙S-ALOHA的工作原理如图所示。图中的一些向上的垂直箭头代表帧的到达。时隙的长度是使得每个站正好在一个时隙内发送完毕。从图4-3-3可看出，每个帧在到达后，一般都要在缓冲区中等待一段时间，然后才能发送出去。当在一个时隙内有两个或两个以上的帧到达时，则在下一个时隙将产生冲突。冲突后重发的策略与纯ALOHA相似。 两个站的时隙ALOHA的工作原理 3简述CSMA/CD协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:CSMA/CD的要点就是:监听到信道空闲就发送数据帧，并继续监听下去。如监听到发生了冲突，则立即放弃此数据帧的发送。
精品文档 3.1 设信源??? ???=? ?????4.06.0)(21x x X P X 通过一干扰信道，接收符号为Y = { y1, y2 }，信道转移矩阵为??? ? ??????43416165，求： (1) 信源X 中事件x 1和事件x 2分别包含的自信息量； (2) 收到消息y j (j=1,2)后，获得的关于x i (i=1,2)的信息量； (3) 信源X 和信宿Y 的信息熵； (4) 信道疑义度H(X/Y)和噪声熵H(Y/X)； (5) 接收到信息Y 后获得的平均互信息量。 解： 1) bit x p x I bit x p x I 322.14.0log )(log )( 737.06.0log )(log )(22222121=-=-==-=-= 2) bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I x y p x p x y p x p y p x y p x p x y p x p y p 907.04 .04 /3log )()/(log );( 263.16.04 /1log )()/(log );( 263.14.06 /1log )()/(log );( 474.06.06 /5log )()/(log );(4 .04 3 4.0616.0)/()()/()()(6 .041 4.0656.0)/()()/()()(22222 2221212122212221211121122212122121111===-===-=======?+?=+==?+?=+= 3) symbol bit y p y p Y H symbol bit x p x p X H j j j i i i / 971.010log )4.0log 4.06.0log 6.0()(log )()(/ 971.010log )4.0log 4.06.0log 6.0()(log )()(22=+-=-==+-=-=∑∑ 4) symbol bit Y H X Y H X H Y X H Y X H Y H X Y H X H symbol bit x y p x y p x p X Y H i j i j i j i / 715.0971.0715.0971.0 )()/()()/() /()()/()(/ 715.0 10 log )4 3 log 434.041log 414.061log 616.065log 656.0( ) /(log )/()()/(2=-+=-+=∴+=+=??+?+?+?-=-=∑∑
新闻刚才我听见这里太吵啦 … 分类 集中式控制轮询 分散式控制令牌环网轮询方式 主机进行接入的管理 站参与数据传输工作原理每个站只能接收主机的信息也只能向主机发送信息 机制主机从站开始逐个询问各站是否有数据发送
站发送轮询帧开始而 后不是再由主机向站发轮询帧而是 由N站向直到最后再由 闭合的环一点断多点瘫不易检查断点站把发送权交回主机完成一个循环 站间距离越大传递轮询的效果就越好但 协议比轮叫轮询复杂 随机接入ALOHA 工作原理想发就发规定时间内若收到应答 表示发送成功否则重发 重发策略 若立即重发则显然要再次冲突 等待一段随机的时间然后重发如再次冲 突则再等待一段随机的时间直到重发成 功为止负载越重冲突概率越大性能越差 工作原理 将时间划分为一段段等长的时隙一个时隙 帧不论何时产生只能在每个时隙开始时发 重发策略同纯
随机接入CSMA/CD 载波侦听多点接入Carrier Sense Multiple Access 每个站点在使用信道前需检测信道是否已被 CSMA一旦监听到信道忙就不再监听延迟一个随机时间后再次监听CSMA监听到信道忙时仍继续监听直到信道空闲 CSMA 坚持CSMA一听到信道空闲就立即发送数据以概率1发送 CSMA听到信道空闲时以概率 送数据即以概率延迟一段时间后再发送 的缺点 在冲突发生时站不知道是出现冲突这样发送数据的站将一直把数据发出但显然这些数据是有错的因此这段时间是浪费的 工作原理边发送边监听冲突检测若监听到冲突则冲突双方都立即停止发送信道很快空闲从而提高效率 先听后发边发边听冲突检测的方法 发送的同时也接收就可以比较接收到的信号与刚发出的信号 检测到冲突后发送人为干扰信号强化冲突
第三章离散信道及其信道容量 3．1．1 信道的分类 在信息论中，信道是传输信息的通道，是信息传输系统的重要组成部分之一。信道的分类有： 按照信道输入端或输出端的个数可分为单用户信道和多用户信道。 按照信道输出端有无信号反馈到输入端可分为有反馈信道和无反馈信道。 按照信道的统计参数是否随时间变化可分为时变参数信道和固定参数信道。 按照信道输入／输出信号取值幅度集合以及取值时间集合的离散性和连续性可分为离散信道(数字信道)和波形信道(模拟信道)。 按照信道输入/输出信号取值幅度集合的离散性和连续性(取值时间是离散的)可分为离散信道和连续信道。 按照信道输入/输出信号在取值时刻上是否有依赖关系可分为有记忆信道和无记忆信道。 按照信道输入信号与输出信号之间是否统计依赖关系可分为有噪信道和无噪(无干扰)信道。 3．1．2 离散信道的数字模型 1．一般离散信道(多维离散信道) 一般离散信道输入/输出信号取值幅度和取值时刻都是离散的平稳随机矢量。其数学模型可用离散型概率空间[X，P(y|x)，Y]来描述。其中X=(X1X2…X N)为输入信号，Y= (Y1Y2…Y N)为输出信号。X中X i∈A={a1，a2，…，a r}，Y中Y i∈B={b1，b2，…，b s}。又P(y|x)(x∈X，y∈Y)是信道的传递概率(转移概率)，反映输入和输出信号之间统计依赖关系，并满足
概率空间[X，P(y|x)，Y]也可用图来描述。 2．基本离散信道(单符号离散信道) 单符号离散信道是离散信道中最基本的信道，其信道输入/输出信号都是取值离散的单个随机变量。数学模型是概率空间[X，P(y|x)，Y]，(或[X，P(b j|a i)，Y])，其中X∈A={a1，a2，…，a r}，Y∈B={b1，b2，…，b s)，P(y|x)=P(b j|a i)(i=1，2，…，r；j=1，2，…，s)并满足 概率空间[X，P(y|x)，Y]也可用图来描述，如图3．1所示。 若将传递概率排列成矩阵形式，则称其为传递矩阵(或称信道矩阵)P，即 3．无噪(无干扰信道) 若离散信道[X，P(y|x)，Y]满足
.. .. ... . . 第3章 信道容量 习题解答 3-1 设二进制对称信道的转移概率矩阵为2/31/31/32/3?? ???? 解: (1) 若12()3/4,()1/4P a P a ==，求(),(),(|),(|)H X H Y H X Y H Y X 和 (;)I X Y 。 i i 2 i=1 3311 H(X)=p(a )log p(a )log()log()0.8113(/)4444bit -=-?-=∑符号 111121********* j j j=1 32117 p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=43431231125 p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=434312 7755 H(Y)=p(b )log(b )=log()log()0.9799(/) 12121212bit ?+?= ?+?= ---=∑符号 22 i j j i j i j i ,H(Y|X)=p(a ,b )logp(b |a )p(b |a )logp(b |a ) 2211 log()log()0.9183(/) 3333 i j j bit -=-=-?-?=∑∑符号 I(X;Y)=H(Y)H(Y|X)=0.97990.91830.0616(/)bit --=符号 H(X|Y)=H(X)I(X;Y)=0.81130.06160.7497(/bit --=符号) (2)求该信道的信道容量及其达到信道容量时的输入概率分布。 二进制对称信息的信道容量 H(P)=-plog(p)-(1-p)log(1-p) 1122 C =1-H(P)=1+log()+log()=0.0817(bit/) 3333符 BSC 信道达到信道容量时，输入为等概率分布，即：{0.5，0.5} 注意单位
1、以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入共享信道的，这与传统的时分复用TDM相比较有缺点如何？ 答：CSMA/CD是一种动态的媒体随机接入共享信道方式，而传统的时分复用TDM是一种静态的划分信道，所以对信道的利用，CSMA/CD是用户共享信道，更灵活，可提高信道的利用率，不像TDM，为用户按时隙固定分配信道，即使当用户没有数据要传送时，信道在用户时隙也是浪费的；也因为CSMA/CD是用户共享信道，所以当同时有用户需要使用信道时会发生碰撞，就降低信道的利用率，而TDM中用户在分配的时隙中不会与别的用户发生冲突。对局域网来说，连入信道的是相距较近的用户，因此通常信道带宽较宽，如果使用TDM方式，用户在自己的时隙内没有数据发送的情况会更多，不利于信道的充分利用。 对计算机通信来说，突发式的数据更不利于使用TDM方式。 2、假定1km长的CSMA/CD网络的数据率为1Gbit/s。设信号在网络上的传播速率为200000km/s。求能够使用此协议的最短帧长。 答：对于1km电缆，单程端到端传播时延为：τ=1÷200000=5×10-6s=5μs， 端到端往返时延为： 2τ=10μs 为了能按照CSMA/CD工作，最小帧的发送时延不能小于10μs，以1Gb/s速率工作，10μs 可发送的比特数等于：10×10-6×1×109=10000bit=1250字节。 3、假定A以太网中的通信量的80%是在本局域网上进行的，其余20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的。B以太网的通信量情况则相反。这两个以太网一个使用以太网集线器，而另一个使用以太网交换机。你认为以太网交换机应当用在哪个网络上？ 答：不管是集线器还是交换机，都要跟路由器连接，也要连接所有的本地主机。假定一个以太网上的通信量中的80%是在本局域网中进行的，而其余的20%的通信量是在本局域网和因特网之间进行的，那么就需要考虑用户在本地通信中所能够得到的带宽这一关键因素，为了提高服务性能，应该使用以太网交换机；在后一种情况下，通信量中的80%是通过路由器和外部交互的，仅20%的通信量是在本局域网内部传输的，一般说来，当前用户接入因特网的速率要比局域网的速率低得多，因此，比较而言，在总体上用户对局域网的带宽需求不是很高，可以使用以太网集线器让所有的主机和路由器共享以太网的带宽。
3.1 设信源??? ???=??????4.06.0)(21x x X P X 通过一干扰信道，接收符号为Y = { y1, y2 }，信道转移矩阵为??? ? ? ?????43416165，求： (1) 信源X 中事件x 1和事件x 2分别包含的自信息量； (2) 收到消息y j (j=1,2)后，获得的关于x i (i=1,2)的信息量； (3) 信源X 和信宿Y 的信息熵； (4) 信道疑义度H(X/Y)和噪声熵H(Y/X)； (5) 接收到信息Y 后获得的平均互信息量。 解： 1) bit x p x I bit x p x I 322.14.0log )(log )( 737.06.0log )(log )(22222121=-=-==-=-= 2) bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I x y p x p x y p x p y p x y p x p x y p x p y p 907.04 .04 /3log )()/(log );( 263.16.04 /1log )()/(log );( 263.14.06 /1log )()/(log );( 474.06.06 /5log )()/(log );(4 .04 3 4.0616.0)/()()/()()(6 .041 4.0656.0)/()()/()()(22222 2221212122212221211121122212122121111===-===-=======?+?=+==?+?=+= 3) sym bol bit y p y p Y H sym bol bit x p x p X H j j j i i i / 971.010log )4.0log 4.06.0log 6.0()(log )()(/ 971.010log )4.0log 4.06.0log 6.0()(log )()(22=+-=-==+-=-=∑∑ 4) sym bol bit Y H X Y H X H Y X H Y X H Y H X Y H X H sym bol bit x y p x y p x p X Y H i j i j i j i / 715.0971.0715.0971.0 )()/()()/()/()()/()(/ 715.0 10 log )4 3 log 434.041log 414.061log 616.065log 656.0( ) /(log )/()()/(2=-+=-+=∴+=+=??+?+?+?-=-=∑∑
一、填空题 1按照多个用户与一个主机连接的方法来划分，信道共享技术主要有( )和( )两大类。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:通过集中器或复用器与主机相连、使用多点接入技术) 2多点接入技术可划分为( )和( )两种。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:受控接入、随机接入) 3受控技术的特点是各个用户不能任意接入信道而必须服从一定的控制。这又可分为两种，即( )和( )。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:集中式控制、分散式控制 4属于集中式控制的有多点线路( ),即主机按一定顺序逐个询问各用户有无信息发送。如有，则被询问的用户就立即将信息发给主机;如无，则再询问下一站。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:轮询) 5随机接入可分为( )、( )和( )三种。
(第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:ALOHA,CSMA和CSMA/CD) 二、简答题 1简述纯ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:一个纯ALOHA系统的工作原理如下图所示。每一个站均自由地发送数据帧。 当站 1发送帧1时，其他的帧都未发送数据，所以站1的发送必定成功。这里不考虑由信道不良而产生的误码。但随后站2和站N-1发送的帧2和帧3发生冲突，冲突的结果是使冲突的双方所发送的数据都出现差错，因而都必须进行重发。但是发生冲突的各站不能马上进行重发，因为这样做就必然会继续产生冲突。ALOHA系统采用的重发策略是让各站等待一段随机的时间，然后再进行重发。如再发生冲突，则需要等待一段随机的时间，直到重发成功为止。图中其余的一些帧的发送情况是帧4发送成功，而帧5和帧6发生冲突。 纯ALOHA的工作原理 2简述S-ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术)
第三章信道与信道容量 主要内容：（1）信道的分类和表示参数；（2）离散单个符号信道及其容量；（3）离散序列信道及其容量；（4）连续信道及其容量。 重点：离散单个符号信道及其容量。 难点：连续信道及其容量。 说明：信道是构成信息流通系统的重要部分，其任务是以信号形式传输和存储信息。在物理信道一定的情况下，人们总是希望传输的信息越多越好。这不仅与物理信道本身的特性有关，还与载荷信息的信号形式和信源输出信号的统计特性有关。本章主要讨论在什么条件下，通过信道的信息量最大，即所谓的信道容量问题。本章概念和定理也较多，较为抽象，课堂教学时考虑多讲述一些例题，着重阐明定理和公式的物理意义，对较为繁琐的推倒过程做了部分省略。 作业：3．1，3．2。 课时分配：4课时。 板书及讲解要点： 本章首先讨论信道的分类及表示信道的参数，然后讨论各种信道的容量和计算方法。 3．1 信道的分类和表示参数 信道中存在的干扰使输出信号与输入信号之间没有固定的函数关系，只有统计依赖的关系。因此可以通过研究分析输入输出信号的统计特性来研究信道。 首先来看下一般信道的数学模型，这里我们采用了一种“黑箱”法来操作。通信系统模型，在信道编码器和信道解码器之间相隔着许多其他部件，如调制解调、放大、滤波、均衡等器件,以及各种物理信道。信道遭受各类噪声的干扰，使有用信息遭受损伤。从信道编码的角度，我们对信号在信道中具体如何传输的物理过程并不感兴趣，而仅对传输的结果感兴趣：送人什么信号,得到什么信号，如何从得到的信号中恢复出送入的信号，差错概率是多少。故将中间部分全部用信道来抽象。可得到下图表示的一般信道模型。 3．1． 1 信道的分类 图3－1 信道模型
3.1 设信源??? ???=? ?????4.06.0)(21x x X P X 通过一干扰信道，接收符号为Y = { y1, y2 }，信道转移矩阵为??? ? ??????43416165，求： (1) 信源X 中事件x 1和事件x 2分别包含的自信息量； (2) 收到消息y j (j=1,2)后，获得的关于x i (i=1,2)的信息量； (3) 信源X 和信宿Y 的信息熵； (4) 信道疑义度H(X/Y)和噪声熵H(Y/X)； (5) 接收到信息Y 后获得的平均互信息量。 解： 1) bit x p x I bit x p x I 322.14.0log )(log )( 737.06.0log )(log )(22222121=-=-==-=-= 2) bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I bit y p x y p y x I x y p x p x y p x p y p x y p x p x y p x p y p 907.04 .04 /3log )()/(log );( 263.16.04 /1log )()/(log );( 263.14.06 /1log )()/(log );( 474.06.06 /5log )()/(log );(4 .04 3 4.0616.0)/()()/()()(6 .041 4.0656.0)/()()/()()(22222 2221212122212221211121122212122121111===-===-=======?+?=+==?+?=+= 3) symbol bit y p y p Y H symbol bit x p x p X H j j j i i i / 971.010log )4.0log 4.06.0log 6.0()(log )()(/ 971.010log )4.0log 4.06.0log 6.0()(log )()(22=+-=-==+-=-=∑∑ 4) symbol bit Y H X Y H X H Y X H Y X H Y H X Y H X H symbol bit x y p x y p x p X Y H i j i j i j i / 715.0971.0715.0971.0 )()/()()/() /()()/()(/ 715.0 10 log )4 3 log 434.041log 414.061log 616.065log 656.0( ) /(log )/()()/(2=-+=-+=∴+=+=??+?+?+?-=-=∑∑
第四章信道共享技术 练习题 一、填空题 1按照多个用户与一个主机连接的方法来划分，信道共享技术主要有( )和( )两大类。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:通过集中器或复用器与主机相连、使用多点接入技术) 2多点接入技术可划分为( )和( )两种。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:受控接入、随机接入) 3受控技术的特点是各个用户不能任意接入信道而必须服从一定的控制。这又可分为两种，即( )和( )。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:集中式控制、分散式控制 4属于集中式控制的有多点线路( ),即主机按一定顺序逐个询问各用户有无信息发送。如有，则被询问的用户就立即将信息发给主机;如无，则再询问下一站。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:轮询) 5随机接入可分为( )、( )和( )三种。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:ALOHA,CSMA和CSMA/CD) 二、简答题 1简述纯ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:一个纯ALOHA系统的工作原理如下图所示。每一个站均自由地发送数据帧。 当站 1发送帧1时，其他的帧都未发送数据，所以站1的发送必定成功。这里不考虑由信道不良而产生的误码。但随后站2和站N-1发送的帧2和帧3发生冲突，冲突的结果是使冲突的双方所发送的数据都出现差错，因而都必须进行重发。但是发生冲突的各站不能马上进行重发，因为这样做就必然会继续产生冲突。ALOHA系统采用的重发策略是让各站等待一段随机的时间，然后再进行重发。如再发生冲突，则需要等待一段随机的时间，直到重发成功为止。图中其余的一些帧的发送情况是帧4发送成功，而帧5和帧6发生冲突。 纯ALOHA的工作原理 2简述S-ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:时隙S-ALOHA的工作原理如图所示。图中的一些向上的垂直箭头代表帧的到达。时隙的长度是使得每个站正好在一个时隙内发送完毕。从图4-3-3可看出，每个帧在到达后，一般都要在缓冲区中等待一段时间，然后才能发送出去。当在一个时隙内有两个或两个以上的帧到达时，则在下一个时隙将产生冲突。冲突后重发的策略与纯ALOHA相似。 两个站的时隙ALOHA的工作原理 3简述CSMA/CD协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:CSMA/CD的要点就是:监听到信道空闲就发送数据帧，并继续监听下去。如监听到发生了冲突，则立即放弃此数据帧的发送。 4比较非坚持CSMA、1坚持CSMA、P坚持CSMA和CSMA/CD的优、缺点。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案: (1).非坚持CSMA(non-persistent CSMA)。 a监听到介质"闲"，则发送; b监听到介质"忙"，按一定退避算法延迟一段时间，返回a。 优点:采用随机重传时间减少碰撞概率。 缺点:延迟时间内可能会出现通道闲的情况，利用率不高。
计算机网络之信道共享技术 一．选择题 1．将一个信道按频率划分为多个子信道，每个子信道上传输一路信号的多路复用技术称为（）。 A．时分多路复用B．频分多路复用 C．波分多路复用D．码分复用 2．以下不属于随机接入技术的是（）。 A．ALOHA B．Token Ring C．CSMA D．CSMA/CD 3．下列不属于宽带接入上网方式的是（）。 A．用ADSL专线上网 B．有线电视网宽带接入 C．以局域网接入 D．普通调制解调器通过电话线接入 二．填空题 1．一般人们上网冲浪的时候上行速率（上载）和下行速率（下载）是_________的，ADSL 正是利用这一点作为关键概念。 三．判断题：（正确：T；错误：F） 1．ALOHA属于受控接入技术 四．名词解释与简答题 1．ALOHA 2．DWDM 3．TDM 4．CSMA/CD 五．问答题 1．共有4个站进行CDMA通信。4各站的码片序列分别为： A：(-1-1-1+1+1-1+1+1) B：(-1-1+1-1+1+1+1-1) C： (-1+1-1+1+1+1-1-1) D： (-1+1-1-1-1-1+1-1) 现收到这样的码片序列：(-1+1-3+1-1-3+1+1)。哪个站发送数据了？发送的代码是什么？（要有简单的计算过程） 2．共有4个站进行CDMA通信。4各站的码片序列分别为： A: (-1-1-1+1+1-1+1+1) B: (-1-1+1-1+1+1+1-1) C: (-1+1-1+1+1+1-1-1) D: (-1+1-1-1-1-1+1-1) 现收到这样的码片序列：(-1-1+1-3-1-1+3-1)。哪个站发送数据了？发送的代码是什么？（要有简单的计算过程） 3．共有4个站进行CDMA通信。4各站的码片序列分别为： A: (-1-1-1+1+1-1+1+1) B: (-1-1+1-1+1+1+1-1)
一1. 2.3.4.5. 一、 填信道是传输无线的，并噪声和干扰信息的传输通常用信道随机特性。. 信道容量信道最大述信道特. 对一个给容量就是的平均互态。因而信道的信. 信息传递要知道传系为t C = 如果信道矩排的；如果矩阵是列可对称信道。第三章填空题输信息的通并有多种传扰，而这些输。由于噪声道的转移概 量 C 是信道大信息“通行特性的信道转给定的信道是定值。当信互信息量在量而，计算匹配信道容量。 递速率C t 描传输一个符C t ，单矩阵P 的每果转移概率可排的；如如果信道章 信题 通道。在通信 传输媒介。信些噪声和干扰声和干扰具概率矩阵/前道的最大信息行”能力的转移概率有，描述信道信源为匹配量值上等于配信源分布描述的是信道号所需的时单位为比特/秒每一行都是第率矩阵P 的每果信道矩阵道矩阵P 仅满信道容 信系统中，信息在信道扰会叠加到具有随机特性向概率矩阵息传输率（的标志，因有关。 道特性的信配信源（信于信道容量布时，流经道在单位时时间t ，则信秒。 第一行诸元每一列都是阵P 同时满满足行可排容量练实际信道可道的传输过程到信息的载体性，从而使信阵这一概率（单位：比特此它与信源道转移概率源概率取最，即信道处信道的平均 时间内平均传信息传递速元素的不同排是第一列诸元满足行可排和排不满足列可练习题 可以是有线程中，不可体——信号信道也具有模型来描述特/符号）。源的概率分率就一定了最佳分布）处于最大信均互信息量传递信息多率C t 与信道排列，则称元素的不同和列可排，可排，则称线的，也可以可避免地会引号上，从而影有随机特 性述信道的这信道容量分布无关，只，因而其信时，通过信信息“通行”量，就可以求多少的能力道容量C 的 称该矩阵是行 同排列，则称则称该信道称该信道为准以是 引入影响性，一C 是 只描信道 信道”状求出，只 的关行可称该道为准对
第四章 信道共享技术 4-01 试比较几种共享信道的方法的特点 答：共享广播信道采用基于信道的共享和基于排队的共享两种方法。信道共享可采用频分复用或时分复用，无论采用哪种技术都可以有固定分配和按需分配两种不同的方式。 基于排队共享可以采用两种方式分配带宽：一种是随机接入，即允许各站自由发送数据。当发生冲突时，则通过一定的算法来解决冲突。另一种方法是设法形成一个分布式的逻辑队列或用令牌来协调各站发送数据。 这四种共享广播信道的方法：固定分配法实时性好，但信道利用率低；按需分配方法信道利用率高，但工作站必须增加一定的处理能力，而且信道忙时，一部分用户对信道的申请可能被阻塞，再申请产生时延；随机接入的方法简单，工作站接入与安装方便，在低负载时，网络基本上没有时延，但发送时延不确定，重负载时，网络的效率下降很多；分布式逻辑队列或令牌法，发送时延确定，可设优先级，能传送数字化的分组话音信号，重负载的性能好，但协议复杂。 4-02 试比较轮询与ALOHA 的优缺点 答：一般来说，当站数较少时，纯ALOHA 的时延较小，而当站数较多时，轮询的时延较小。从概念上讲，纯ALOHA 由于所受约束较少，因而可以在通信量强度较小时获得较小的时延。轮询系统对每个站的发送时机有严格的限制，因而当通信量强度增大时各站不会互相干扰 4-03 可以用其他方法导出（4－11）式。 4-04 若干个终端用纯ALOHA 随机接入协议与远程主机通信，通信速率为2400bps 。设每个终端平均每2分钟发送一个帧，帧长为200比特，问终端数目最多允许为多少？若采用时隙ALOHA 协议，其结果有如何？若改变以下数据，分别重新计算上述问题： （a ）帧长变为500比特； （b ）终端每3分钟发送一个帧； （c ）线路速率改为4800bps 。 答 ：ALOHA 的容量为0.18×2400＝432bps ，终端速率＝200比特/120秒＝5/3bps ， 最大终端数=432÷5/3＝259个。 时隙ALOHA 容量为0.37×2400＝888bps ，所以最大终端数888÷5/3＝532个，，约为纯ALOHA 的终端数加倍。 （a ）帧长增加了2.5倍，以上答案除以2.5； （b ）终端速率降为原来的2/3，以上答案乘以1.5； （c ）线路速率加倍，以上答案相应加倍。 4-05 在纯ALOHA 协议中，若系统工作在G =0.5的状态，求信道为空闲的概率。 答：对于纯 ALOHA ，在任一帧时内生成k 帧的概率服从泊松分布! ][k e G k P G k r -= 信道为空闲（即：生成0帧）的概率为61.05 .0≈=--e e G 4-06 在时隙ALOHA 协议中，若帧长为k 个时隙的时间，而帧可以在任一时隙开始发送出去。试计算此系统的吞吐量。由此导出k =1和k →∞时的结果。并加以解释。
信道共享技术 一、填空题 1按照多个用户与一个主机连接的方法来划分，信道共享技术主要有( )和( )两大类。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:通过集中器或复用器与主机相连、使用多点接入技术) 2多点接入技术可划分为( )和( )两种。 (第四章信道共享技术知识点信道共享技术的分类答案:受控接入、随机接入) 3受控技术的特点是各个用户不能任意接入信道而必须服从一定的控制。这又可分为两种，即( )和( )。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:集中式控制、分散式控制 4属于集中式控制的有多点线路( ),即主机按一定顺序逐个询问各用户有无信息发送。如有，则被询问的用户就立即将信息发给主机;如无，则再询问下一站。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:轮询) 5随机接入可分为( )、( )和( )三种。 (第四章信道共享技术知识点多点接入技术答案:ALOHA,CSMA和CSMA/CD) 二、简答题 1简述纯ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:一个纯ALOHA系统的工作原理如下图所示。每一个站均自由地发送数据帧。 当站 1发送帧1时，其他的帧都未发送数据，所以站1的发送必定成功。这里不考虑由信道不良而产生的误码。但随后站2和站N-1发送的帧2和帧3发生冲突，冲突的结果是使冲突的双方所发送的数据都出现差错，因而都必须进行重发。但是发生冲突的各站不能马上进行重发，因为这样做就必然会继续产生冲突。ALOHA系统采用的重发策略是让各站等待一段随机的时间，然后再进行重发。如再发生冲突，则需要等待一段随机的时间，直到重发成功为止。图中其余的一些帧的发送情况是帧4发送成功，而帧5和帧6发生冲突。 纯ALOHA的工作原理 2简述S-ALOHA协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:时隙S-ALOHA的工作原理如图所示。图中的一些向上的垂直箭头代表帧的到达。时隙的长度是使得每个站正好在一个时隙内发送完毕。从图4-3-3可看出，每个帧在到达后，一般都要在缓冲区中等待一段时间，然后才能发送出去。当在一个时隙内有两个或两个以上的帧到达时，则在下一个时隙将产生冲突。冲突后重发的策略与纯ALOHA相似。 两个站的时隙ALOHA的工作原理 3简述CSMA/CD协议的工作原理。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案:CSMA/CD的要点就是:监听到信道空闲就发送数据帧，并继续监听下去。如监听到发生了冲突，则立即放弃此数据帧的发送。 4比较非坚持CSMA、1坚持CSMA、P坚持CSMA 和CSMA/CD的优、缺点。(第四章信道共享技术知识点随机接入技术) 答案: (1).非坚持CSMA(non-persistent CSMA)。 a监听到介质"闲"，则发送; b监听到介质"忙"，按一定退避算法延迟一段时间，返回a。 优点:采用随机重传时间减少碰撞概率。 缺点:延迟时间内可能会出现通道闲的情况，利用率不高。 (2).1-坚持CSMA "1":当介质一旦"闲",packet以概率为1的原则发送。 a介质一旦"闲",packet以概率为1的原则发送。 b介质"忙",连续监听，直至监听到通道"闲",返回a。 优点:提高信道利用率。 缺点:若有两个或更多的站同时在监听信道，则一旦信道空闲就必然使这些同时发送的packet互相冲突。 (3).P-坚持CSMA a若介质"闲"，以0
第3章 信道容量 习题解答 3-1 设二进制对称信道的转移概率矩阵为2/31/31/32/3?? ???? 解: (1) 若12()3/4,()1/4P a P a ==,求(),(),(|),(|)H X H Y H X Y H Y X 与 (;)I X Y 。 i i 2 i=1 3311 H(X)=p(a )log p(a )log()log()0.8113(/)4444bit -=-?-=∑符号 111121********* j j j=1 32117 p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=43431231125 p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=434312 7755 H(Y)=p(b )log(b )=log()log()0.9799(/) 12121212bit ?+?= ?+?= ---=∑符号 22 i j j i j i j i ,H(Y|X)=p(a ,b )logp(b |a )p(b |a )logp(b |a ) 2211 log()log()0.9183(/) 3333 i j j bit -=-=-?-?=∑∑符号 I(X;Y)=H(Y)H(Y|X)=0.97990.91830.0616(/)bit --=符号 H(X|Y)=H(X)I(X;Y)=0.81130.06160.7497(/bit --=符号) (2)求该信道的信道容量及其达到信道容量时的输入概率分布。 二进制对称信息的信道容量 H(P)=-plog(p)-(1-p)log(1-p) 1122 C =1-H(P)=1+log()+log()=0.0817(bit/) 3333符 BSC 信道达到信道容量时,输入为等概率分布,即:{0、5,0、5} 注意单位